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第四章 再沸器的設(shè)計(jì)
一 設(shè)計(jì)任務(wù)與設(shè)計(jì)條件（經(jīng)Excel計(jì)算 見(jiàn)附表2）
1．選用立式熱虹吸式再沸器
塔頂壓力：2.6MPa
壓力降：Np×hf=60×0.1×0.464×9.8×10－3=0.0284MPa
塔底壓力=2.6+0.0284=2.628MPa
2．再沸器殼程與管程的設(shè)計(jì)
殼程
管程
溫度（℃）
25
9.8
壓力（MPa絕壓）
0.1013
2.628
蒸發(fā)量：Db= q,mVs =5.897kg/s
1． 物性數(shù)據(jù)
1） 殼程凝液在溫度（100℃）下的物性數(shù)據(jù)：
潛熱：rc=2422kJ/kg
熱導(dǎo)率：λc =0.618W/(m*K)
粘度：μc =0.801mPa*s
密度：ρc =995.7kg/m3
2） 管程流體在（25℃ 2.628MPa）下的物性數(shù)據(jù)：
潛熱：rb=285.8kJ/kg
液相熱導(dǎo)率：λb =618mw/(m*K)
液相粘度：μb =0.0571mPa*s
液相密度：ρb 383kg/m3
液相定比壓熱容：Cpb= 3.39kj/(kg*k)
表面張力：σb＝0.00295N/m
氣相粘度：μv =0.00889mPa*s
氣相密度：ρv =49.51kg/m3
蒸氣壓曲線斜率（Δt/ΔP）=0.00018 m2 K/kg
二 估算設(shè)備尺寸
熱流量： = 1685362w
傳熱溫差： =100-52.5=23.07K
假設(shè)傳熱系數(shù)：K=600W/( m2 K)
估算傳熱面積Ap = 121.7571594m2
擬用傳熱管規(guī)格為：Ф38×3mm,管長(zhǎng)L=4500mm
則傳熱管數(shù)： =226.646=227
若將傳熱管按正三角形排列，按式 NT =3a(a+1)+1;b=2a+1
得：b= 16.57317109
管心距：t=47.5mm
則 殼徑： =815.726mm
取 D=630 L/D=5.5166(4-6之間)
取 管程進(jìn)口直徑：Di=0.15m
管程出口直徑：Do=0.25m
三 傳熱系數(shù)的校核
1．顯熱段傳熱系數(shù)K
假設(shè)傳熱管出口汽化率 Xe=0.282
則循環(huán)氣量： =20.911kg/s
1) 計(jì)算顯熱段管內(nèi)傳熱膜系數(shù)αi
傳熱管內(nèi)質(zhì)量流速：
di=25-2×2.5=20mm
= 114.601kg/( m2? s)
雷諾數(shù)： =64224.5
普朗特?cái)?shù)： =2.111
顯熱段傳熱管內(nèi)表面系數(shù)： = 623.5828w/( m2 K)
2) 殼程冷凝傳熱膜系數(shù)計(jì)算αo
蒸氣冷凝的質(zhì)量流量： = 20.1747kg/s
傳熱管外單位潤(rùn)濕周邊上凝液質(zhì)量流量： =0.04006kg/(m? s)
=564.7387132
管外冷凝表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：
= 1886.46w/ (m2 K)
3) 污垢熱阻及管壁熱阻
沸騰側(cè)：Ri=0.000176 m2? K/w
冷凝側(cè)：Ro=0.00026 m2? K/w
管壁熱阻：Rw=b/λw= 0.0001536 m2? K/w
4）顯熱段傳熱系數(shù)
dm=(di+do)/2
=325.72w/( m2? K)
2. 蒸發(fā)段傳熱系數(shù)KE計(jì)算
傳熱管內(nèi)釜液的質(zhì)量流量：Gh=3600 qmws = 412561kg/( m2? h)
Lockhut-martinel參數(shù)：
則1/Xtt=0.995845
查設(shè)計(jì)書P96圖3－29
得：α=0.2
在Xe=0.282 X＝3Xe=0.846的情況下
=0.3609
再查圖3－29，α’=0.8
2）泡核沸騰壓抑因數(shù)：α=(αE+α’)/2=0.5
泡核沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù):
=34628 w/( m2? K)
3）單獨(dú)存在為基準(zhǔn)的對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ：
= 566.65w/( m2? K)
沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：KE
對(duì)流沸騰因子 ： = 2.1025
兩相對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): = 1191.375w/( m2? K)
沸騰傳熱膜系數(shù)： = 18506.2w/( m2? K)
=813.017w/( m2? K)
3.顯熱段長(zhǎng)度
= 0.02772
LBC = 0.024842313L= 0.125m
LCD =L- LBC = 4.375m
4．傳熱系數(shù) = 799.51 m2
實(shí)際需要傳熱面積： =91.374m2
5．傳熱面積裕度： = 0.33251>0.3
所以，傳熱面積裕度合適，滿足要求
四 循環(huán)流量校核
1．循環(huán)系統(tǒng)推動(dòng)力：
1）當(dāng)X=Xe/3= 0.094時(shí)
=3.3275
兩相流的液相分率： = 0.3676
兩相流平均密度： =172.09kg/m3
2）當(dāng)X=Xe=0.282
= 1.00417
兩相流的液相分率： = 0.20895
兩相流平均密度： = 119.19kg/m3
根據(jù)課程設(shè)計(jì)表3－19 得：L=1.1
則循環(huán)系統(tǒng)的推動(dòng)力： = 7766.19pa
2．循環(huán)阻力⊿Pf：
①管程進(jìn)出口阻力△P1
進(jìn)口管內(nèi)質(zhì)量流速： = 1183.94kg/(m2·s)
釜液進(jìn)口管內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù)： = 3110176
進(jìn)口管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦系數(shù)：
= 0.01484
進(jìn)口管長(zhǎng)度與局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度：
=17.815m
管程進(jìn)出口阻力:
=3225.6Pa
① 傳熱管顯熱段阻力△P2
=114.60kg/(m2·s)
=64224
=0.02351
= 1.571Pa
② 傳熱管蒸發(fā)段阻力△P3
a. 氣相流動(dòng)阻力△Pv3
=114.60kg/(m2·s)
=77552
=0.02273
=14.568Pa
b. 液相流動(dòng)阻力△PL3
GL=G-Gv=93.0556kg/(m2·s)
=52150
= 0.02443
= 37.762Pa
= 386.0425Pa
④管內(nèi)動(dòng)能變化產(chǎn)生阻力△P4
動(dòng)量變化引起的阻力系數(shù):`
= 2.2449
= 76.979
⑤管程出口段阻力△P5
a. 氣相流動(dòng)阻力△Pv5
= 426.219kg/(m2·s)
= 120.194kg/(m2·s)
管程出口長(zhǎng)度與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度之和：
= 29.299m
=3380023
= 0.01476
=252.40Pa
b. 液相流動(dòng)阻力△PL5
=306.025（m2·s）
= 1139863
= 0.01581
= 226.559Pa
= 3827.518Pa
所以循環(huán)阻力：△Pf=△P1 + △P2 + △P3 + △P4 + △P5
= 7517.724
故 =1.033051
所以 (⊿PD-⊿Pf)/⊿PD=0.03199
符合要求